Motor W16: Ansamblul Piston-Biela
In aceasta postare voi continua cu constructia modelului W16. Voi prezenta inelele pistonului, partile bielei si asamblarea ei, si ansamblul final cu restrictiile de miscare necesare.
Explicatiile detaliate despre constructia blocului pot fi gasite in “extended entry” la sfarsitul postarii.
Va multumesc pentru ca ati citit despre aceasta constructie. Continuati sa cititi urmatoarele postari ce vor include blocul-motor si rationamentul matematic folosit in constructia lui.
George Bucsan
Worcester Polytechnic Institute
Aerospace Engineering, 2014
Prima parte a ansamblului final, pistonul, este deja creata. Voi continua cu constructia celorlalte componente. Pentru a umple cele trei santuri in piston folosim inele, doua dintre ele sunt identice, cel putin in modelul nostru „simplificat”. Am creat primul model de inel printr-un Revolved Boss pornind de la o schita in planul frontal. Pentru axa am folosit abordarea cea mai simpla, am desenat un „centerline” vertical prin origine in aceasi schita cu profilul folosit.
Cel de-al doilea model de inel, desi are aceleasi dimensiuni exterioare ca si precedentul, trebuie sa permita curgerea uleiului de la gaurile din piston catre cilindru. Pentru aceasta am inceput prin a crea doua inele mai subtiri in cadrul aceleiasi piese folosind metoda precedenta. Apoi, selectand suprafata superioara a inelului inferior am schitat o linie cu lungimea corespunzatoare. A urmat un extrude – thin feature, cu conditia „up to surface” – pana la suprafata inferioara a inelului superior. Am creat o axa la intersectia dintre planul frontal si cel din dreapta, si am folosit-o pentru a face un model circular (pattern) din entitatea creata anterior (cea care uneste cele doua inele subtiri).
Urmatoarea piesa este boltul ce conecteaza pistonul si biela. El este creat pornind de la un cerc pe o schita, si un Extrude Boss. Lungimea lui este egala cu distanta dintre suprafetele paralele taiate in suprafata exterioara a pistonului, partea inferioara. Schitand doua cercuri concentrice in loc de unul creaza un bolt gol in interior.
O parte importanta in acest ansamblu este biela. Este construita ca un subansamblu format din doua piese si doua suruburi. Pentru a usura constructia a doua piese ce se potrivesc perfect, am inceput cu o singura schita, am copiat fisierul, si apoi am continuat cu Extrude si alte trasaturi in fiecare fisier. Schita de baza trebuie sa aiba doua cercuri, unul ce corespunde fusului maneton de pe vilbrochen (arbore cotit), si un ce corespunde boltului pistonului. Am adaugat pe aceasi schita un contur ce contine in interior cele doua cercuri si arata similar profilului din fisierul de referinta. Ca un sfat general, am folosit Smart Dimension pentru distanta dintre centrele cercurilor, deoarece ea reprezinta o dimensiune foarte importanta in motor si trebuie sa fie usor de ajustat in decursul constructiei.
Dupa ce am copiat fisierul, am desenat o linie in locul unde cele doua parti ale bielei s-ar uni si apoi am taiat partea nedorita din fiecare schita/fisier. Am creat un Extrude pe ambele schite cu aceasi grosime, Mid-Plane. Apoi am creat o gaura de ¼ inch cu optiunea „clearance” selectata, pentru a permite surubului sa treaca (fara filet!). Acesta a fost facuta in fata superioara a bielei inferioare. Am facut o gaura similara pe fata inferioara a bielei superioare, doar ca aici am deselectat optiunea clearance pentru a face si un filet interior cu pasul 20. In final, am duplicat gaurile din ambele fisiere prin „Mirror” fata de planul din dreapta.
Din acest punct, constructia pieselor ce alcatuiesc biela se face separat. Pentru partea inferioara nu mai este necesar alt element deci voi continua cu cea superioara. Dupa cum se poate vedea in fisierul de referinta, partea superioara a bielei are un profil trapezoidal in partea superioara. Am creat acel profil pe planul din dreapta si apoi l-am taiat in ambele directii cu optiunea Through All. Pentru a micsora greutatea, piesa nu are o grosime constanta, ea are un profil uneori numit „T”, in acest caz asemanator cu un H deoarece este simetric fata de planul din dreapta. Pentru acel profil am creat o forma pe fata din dreapta a piesei. Acea forma trebuie sa se incadreze in interiorul conturului piesei, lasand ceva spatiu pentru grosimea liniilor paralele din „H”. Apoi pornind de la acea schita, am facut un Extrude Cut in piesa pe ambele parti. Din motive cosmetice am aplicat rotunjit muchiile create prin Fillet-uri.
Folosind cele doua jumatati, am creat ansamblul ce formeaza biela. Prin Mate-uri am suprafata inferioara a partii superioare si suprafata superioara a partii inferioare coincidente. Apoi am aliniat centrele gaurilor (coincidente). Desi partile sunt acum unite in model, piesa reala are nevoie de doua suruburi pentru a fi integra. Le-am adaugat din Design Library si apoi le-am salvat ca piese separate. Axele lor le-am facut coincidente cu axele gaurilor, si suprafetele le-am facut coincidente cu suprafata inferioara a piesei inferioare.
Acum ca toate elementele sunt disponibile, pot crea ansamblul final. Primul element adaugat este pistonul; implicit el va fi fix. Pentru a fi capabil sa lucrez usor cu „view orientations” (unghiuri/moduri de vizualizare), am setat pistonul pe „float” cat timp i-am facut originea coincidenta cu originea ansamblului. Cel de-al doilea element este boltul. I-am facut suprafata exterioara coincidenta cu cea interioara gaurilor prin piston, si i-am setat suprafata de la o extremitate coincidenta cu suprafata plana taiata din marginea pistonului. Cel de-al treilea element este biela. Gaura superioara din biela are suprafata setata coincidenta cu suprafata exterioara a boltului.
Functiile interesante de tip Mate folosite aici sunt cele Advanced. Biela se poate misca stanga-dreapta, dar doar cat sa fie tangenta suprafetelor interioare pistonului. Aceasta este realizata prin un Mate de tip Limit Distance intre o suprafata plana din interiorul pistonului si suprafata Extrude-ului ce alcatuieste biela. Aceste suprafete sunt paralele deoarece sunt amandoua perpendiculare pe bolt. Parametrii folositi sunt: distanta minima = 0 si distanta maxima = spatiul disponibil intre suprafetele paralele din interiorul cilindrului „minus” grosimea bielei.
Urmatorul Mate folosit se refera la miscarea de pendul a bielei fata de piston. Am restrictionat unghiul dintre planul drept al bielei si planul drept al ansamblului. Am utilizat un Limit Angle Mate cu parametrii (-42°, +42°). Este dificil de a fixa acest unghi foarte precis, dar poate fi aproximat foarte usor daca modelul este privit din fata in modul „wireframe”. Biela este miscata in stanga sau in dreapta pana in momentul in care pare ca atinge de suprafata interioara pistonului. Apoi utilizand un mate intre acele doua planuri, unghiul dintre ele este aratat. De aici se poate scadea un mic procent si rotunji pentru a ajunge la un unghi rezonabil. Se poate verifica prin interference/collision detection.
Va multumesc pentru ca ati citit despre aceasta constructie. Continuati sa cititi urmatoarele postari ce vor include blocul-motor si rationamentul matematic folosit in constructia lui.
George Bucsan
Worcester Polytechnic Institute
Aerospace Engineering, 2014